油门控制方法、装置、动力系统及无人飞行器与流程

本发明涉及油门控制领域，特别是涉及一种油门控制方法、装置、动力系统及无人飞行器。

背景技术：

随着技术的发展及人们对产品性能的要求不断提高，迫使越来越多的产品的上层控制要求更高的控制频率，控制周期更小，甚至要求精确的控制。

用户操作遥控器时，遥控器本身用户的操作信号被发送给飞控模块，飞控模块再根据用户的操作信号，结合飞机自身的姿态，通过运算得到各个电调的油门信号，然后将油门信号通过串行接口的方式发送给电调，电调计算得到油门值，该油门值可以表征电调控制电机的转速。

电调即电子调速器，作为一个执行部件，需要接收外部的控制信号，响应并执行操作。控制信号可以有多种方式实现，包括电压信号adc、脉冲宽度等。

其中，脉冲宽度方式具有控制简单、通用性强等优点，是目前市场上几乎所有的电子调速器产品通用的油门控制方式。脉冲宽度控制方式的油门信号，利用脉冲的宽度表示油门的大小。油门控制器根据油门值的大小，调制成相应的脉冲宽度输出。而电子调速器端则利用定时器的输入捕获功能，进行脉冲脉宽的测量，再经过换算得到油门值。目前市面上所有的电调通讯接口信号均是pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号，现有的无人机等装置上的电子调速器油门控制方法，存在周期长，精度差，达不到更高的控制需求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种控制周期短、精度高的油门控制方法、装置、动力系统及无人飞行器。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

一种油门控制方法，包括：

电子调速器通过串行通信接口接收油门信号；

从所述油门信号中提取油门控制数据；

根据所述油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号；

将所述电机控制信号传输至电机。

进一步地，所述串行通信接口为can接口、spi接口、uart接口、i2c接口、rs232接口或usb接口。

进一步地，所述电子调速器为多个，所述电子调速器通过串行通信接口接收油门信号具体为：

通过串行通信接口接收油门控制器通过广播的方式发送的油门信号。

进一步地，所述油门信号包含对应于所述多个电子调速器的油门控制数据，所述从所述油门信号中提取油门控制数据，包括：

电子调速器根据对应的识别标识从所述油门信号中提取对应相应电子调速器的油门控制数据。

进一步地，所述油门信号包括校验数据；所述从所述油门信号中提取油门控制数据，包括：

所述电子调速器根据所述校验数据对所述油门信号进行校验，如果校验通过则从所述油门信号中提取油门控制数据。

进一步地，所述串行通信接口的波特率大于等于115200bps。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：

一种油门控制装置，包括电子调速器，所述电子调速器包括：

串行通信接口，用于接收油门信号；

提取单元，用于从所述油门信号中提取油门控制数据；

控制单元，用于根据所述油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号；

电机控制信号接口，用于将所述电机控制信号传输至电机。

进一步地，所述串行通信接口为can接口、spi接口、uart接口、i2c接口、rs232接口或usb接口。

进一步地，所述电子调速器为多个，所述串行通信接口具体用于接收油门控制器通过广播的方式发送的油门信号。

进一步地，所述油门信号包含对应于所述多个电子调速器的油门控制数据，所述提取单元具体用于根据对应的识别标识从所述油门信号中提取对应相应电子调速器的油门控制数据。

进一步地，所述油门信号包括校验数据；所述提取单元还用于根据所述校验数据对所述油门信号进行校验，如果校验通过则从所述油门信号中提取油门控制数据。

进一步地，所述串行通信接口的波特率大于等于115200bps。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供以下技术方案：

一种动力系统，包括：

电机；以及

如上所述的油门控制装置，所述油门控制装置与所述电机电连接，用于控制所述电机。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种无人飞行器，包括：

机身；

如上所述的动力系统，安装在所述机身上，用于为所述无人飞行器提供飞行动力。

上述电子调速器通过串行通信接口接收油门信号，串行通信接口接收的油门信号是数字信号，在传输过程中干扰小，不像模拟信号容易受到阻抗干扰、容抗干扰等各种模拟信号干扰进而造成数据不准确，而且用串行通信的方式可以采用较高的波特率，缩短油门控制周期，实现油门的高速控制，提高控制的频率。电子调速器从油门信号中提取数字信号的油门控制数据，从数字信号的油门信号中提取油门控制数据简单方便，而且数据准确。最后根据油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号，并将该电机控制信号传输至电机，实现了前端的油门控制数据没有偏差的传送到电机端运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本发明一实施例中提供的电子调速器油门控制方法的流程图；

图2为本发明一实施例中提供的电子调速器油门控制装置的框图；

图3为本发明另一实施例中提供的电子调速器油门控制装置的框图；

图4为本发明又一实施例中提供的电子调速器油门控制装置的框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前市场上的电子调速器采用脉冲宽度控制方式的油门信号，普遍周期为为2.5ms，甚至更大，控制频率小于500hz，无法实现更高的控制频率。在此种方式下，如果要达到更小的控制周期，只能减小脉冲宽度及周期，但是，这样做会带来另外一个问题，那就是油门的精度变差。因为其原理是通过测量脉冲的宽度换算得到油门值的，从本质上来说，其精度本来就很难保证，包括线路的影响、测量精度等，导致电子调速器端得到油门值与实际给定的油门值存在误差，误差的大小，随着脉冲的有效宽度范围的减小而增加。本发明实施例提供通过串行通信接口接收油门信号的方法及相应的装置，由于串行通信接口接收的油门信号是数字信号，在传输过程中干扰小，不像模拟信号容易受到阻抗干扰、容抗干扰等各种模拟信号干扰进而造成数据不准确，而且用串行通信的方式可以采用较高的波特率，缩短油门控制周期，实现油门的高速控制，提高控制的频率。电子调速器从油门信号中提取数字信号的油门控制数据，从数字信号的油门信号中提取油门控制数据简单方便，而且数据准确。最后根据油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号，并将该电机控制信号传输至电机，实现了前端的油门控制数据没有偏差的传送到电机端运行。

图1为本发明一实施例中提供的一种电子调速器油门控制方法的流程图，该方法包括步骤s110-s140。其中：

s110：电子调速器通过串行通信接口接收油门信号；

s120：从油门信号中提取油门控制数据；

s130：根据油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号；

s140：将电机控制信号传输至电机。

例如在无人飞行器的操作中，油门控制的过程为：遥控器把用户的操作信号发送给飞行器的飞行控制模块(简称“飞控模块”)，飞控模块在根据用户的该操作信号，结合飞行器自身的飞行姿态，通过运算得到用于给螺旋桨提供动力的电机的电子调速器(简称“电调”)的油门信号，并将该油门信号发送给电调。电子调速器串行通信接口接收的油门控制器发出的油门信号是数字信号，在传输过程中干扰小，不像模拟信号容易受到阻抗干扰、容抗干扰等各种模拟信号干扰进而造成数据不准确，而且用串行通信的方式可以采用较高的波特率，缩短油门控制周期，实现油门的高速控制，提高控制的频率。电子调速器从油门信号中提取数字信号的油门控制数据，从数字信号的油门信号中提取油门控制数据简单方便，而且数据准确，不像脉冲宽度控制方式需要利用定时器的输入捕获功能进行脉冲脉宽的测量，再经过换算得到油门值，避免了因为脉冲脉宽测量的误差造成的控制不精准的问题。最后根据油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号，并将该电机控制信号传输至电机，实现了前端的油门控制数据没有偏差的传送到电机端运行。

在不同的实现方式中，油门控制器可以是油门发生器、飞行控制模块、运动控制模块等控制油门信号的控制模块，可以是mcu、dsp等。从油门控制器传输至电子调速器的，为包含了油门信号的串行信息帧，然后根据通信协议去解析每一帧的信息，提取出对应的油门数据。

在一个实施例中，如图2所示，可以通过一个电子调速器100控制多个电机300。在生成分别用于控制多个电机300运行的多个电机控制信号后，分别将所示多个电机控制信号传输至相应的电机300。在一个实施例中，其中串行通信接口可以采用can接口、spi接口、uart接口、i2c接口、rs232接口或usb接口等。串行通信的协议根据不同串行通信接口设定，也可以自由协定。

在一个实施例中，油门信号包括校验数据；上述的从油门信号中提取油门控制数据，包括：根据校验数据对油门信号进行校验，如果校验通过则从所述油门信号中提取油门控制数据。为避免串行通信接口接收的油门信号错误的发生，可以采用较高的数据校验方式，比如循环冗余错误校验(crc校验)、纵向冗余错误校验(lrc)等。电子调速器根据校验数据对油门信号进行校验，如果校验通过则从油门信号中提取油门控制数据。如果校验未通过则电子调速器不进行后续操作，也可以电子调速器返回控制错误信息。油门数据可以包括一个字节的校验数据，也可以包括2个字节的校验数据。

在上述实施例中，为达到较高控制频率，可以减少串行通信的时间。通信时间取决于发送的字节数和通信波特率。根据实际的应用需求，使用适当的串行通信的波特率，串行通信接口的波特率大于等于115200bps，也可以串行通信接口的波特率在115200bps～1500000bps之间选取。

串行通信可以采用单工的工作方式，简化控制线路，减少对io口及串行通信设备等资源的需求，适用于广播方式控制电子调速器。串行通信也可以采用双工的工作方式。可以方便控制电子调速器，如反馈控制信号错误信息、电子调速器升级等。

图3是本发明另一实施例中提供的一种油门控制装置的框图，该装置包括电子调速器100，电子调速器100包括串行通信接口110、提取单元120、控制单元130和电机控制信号接口140。其中：串行通信接口110用于接收油门控制器200发出的油门信号；提取单元110用于从油门信号中提取油门控制数据；控制单元120用于根据油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号；电机控制信号接口140用于将电机控制信号传输至电机300。

其中串行通信接口110可以采用can接口、spi接口、uart接口、i2c接口、rs232接口或usb接口等。串行通信的协议根据不同串行通信接口110设定，也可以自由协定。

在本实施例中，油门控制器200生成一个包括电子调速器100的油门控制数据的油门信号，然后将该油门信号发送给该电子调速器100，电子调速器100接收该油门信号后提取油门控制数据然后控制电机300运行，不需要返回信息，控制方式简洁方便，控制速度快。油门信息可以包括所有的电子调速器100的油门控制数据，也可以将电子调速器100分成几部分，然后对应不同部分的电子调速器100发送油门信号。也可以将油门信号对应每一个电子调速器100发送一个油门信号。采用广播方式不仅实现了各电子调速器100的信号同步，也简化控制线路，减少对io口及串行通信设备等资源的需求。

在一些实施例中，如图4所示，电子调速器可以为多个。在该实施例中，油门控制器200分别连接至多个电子调速器100，该多个电子调速器100分别与多个电机300对应连接。由于这两个实施例中的油门控制装置与上述的实施例中的主要区别在于，本实施例中有多个电子调速器100和/或多个电机，因此，对于这两个实施例中与上述实施例相同之处不再详细描述，下文中主要对其不同处进行描述。

在本实施例中，电子调速器100可以为多个，串行通信接口具体用于接收油门控制器通过广播的方式发送的油门信号。具体地，油门控制器200可以生成一个包括多个电子调速器的油门控制数据的油门信号，然后将该油门信号发送给对应的多个电子调速器100，电子调速器100接收该油门信号后提取油门控制数据然后控制电机300运行，不需要返回信息，控制方式简洁方便，控制速度快。油门信息可以包括所有的电子调速器100的油门控制数据，也可以将电子调速器100分成几部分，然后对应不同部分的电子调速器100发送油门信号。也可以将油门信号对应每一个电子调速器100发送一个油门信号。采用广播方式不仅实现了各电子调速器100的信号同步，也简化控制线路，减少对io口及串行通信设备等资源的需求。

在一个实施例中，油门信号包含对应于多个电子调速器的油门控制数据，多个电子调速器根据对应的识别标识从油门信号中提取对应相应电子调速器的油门控制数据。具体地，对应多个电子调速器油门信号中，设有对应多个电子调速器的油门控制数据，多个电子调速器的油门控制数据可以是相同的数据也可以是不同的数据，例如在四旋翼无人机设备中，无人机具有四个旋翼，每个旋翼对应一个电机控制，每个电机通过一个电子调速器控制，油门信号包括油门控制数据。油门控制数据对应一个电子调速器设有2个字节的数据，2个字节数据则可以产生256*256种控制模式，可以非常精确地控制电子调速器；4个电子调速器分别设置不同的识别标识，如a、b、c和d，对应4个电子调速器的油门信号中可以包括8个字节的油门控制数据，根据识别标识从油门控制数据中提取对应相应电子调速器2个字节的数据，如a对应最前面两个字节的数据，d对应最后两个字节的数据。也可以油门控制数据中的2个字节的数据对应两个或多个电子调速器。当然也可以油门控制数据对应一个电子调速器设有1个或3个字节的数据。

本发明实施例还提供一种动力系统以及一种无人飞行器。该动力系统包括电机以及如上所述的油门控制装置，其中油门控制装置与电机电连接，用于控制该电机。该无人飞行器包括机身和上述所述的动力系统，该动力系统安装在机身上，用于为无人飞行器提供飞行动力。

本发明实施例的动力系统和无人飞行器，使用本发明实施例的油门控制装置，电子调速器通过串行通信接口接收的油门控制器发出的油门信号，在传输过程中干扰小，不像模拟信号容易受到阻抗干扰、容抗干扰等各种模拟信号干扰进而造成数据不准确，而且用串行通信的方式可以采用较高的波特率，缩短油门控制周期，实现油门的高速控制，提高控制的频率。电子调速器从油门信号中提取数字信号的油门控制数据，从数字信号的油门信号中提取油门控制数据简单方便，而且数据准确。最后根据油门控制数据生成用于控制电机运行的电机控制信号，并将该电机控制信号传输至电机，实现了前端的油门控制数据没有偏差的传送到电机端运行。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。